Rhizobium ist eine Gattung gramnegativer Bodenbakterien, die Stickstoff (Distickstoff N2) fixieren. Rhizobium-Arten bilden eine endosymbiotische stickstofffixierende Assoziation mit Wurzeln von (hauptsächlich) Leguminosen (Hülsenfrüchtler), aber auch einigen anderen Blütenpflanzen.

Rhizobium

Rhizobium tropici BR816[Anm. 1] auf einer Agarplatte.

Systematik
Domäne: Bakterien (Bacteria)
Abteilung: Proteobacteria
Klasse: Alphaproteobacteria
Ordnung: Hyphomicrobiales
Familie: Rhizobien (Rhizobiaceae)
Gattung: Rhizobium
Wissenschaftlicher Name
Rhizobium
(Frank 1879) Frank 1889[1][2]

Die Bakterien besiedeln Pflanzenzellen in Wurzelknöllchen (englisch nodules), wo sie mit Hilfe des Enzyms Nitrogenase Luftstickstoff in Ammoniak (NH3) umwandeln und anschließend organische Stickstoffverbindungen wie Glutamin oder Ureide an die Pflanze abgeben. Die Pflanze wiederum versorgt die Bakterien mit organischen Verbindungen, die sie durch Photosynthese erzeugt.[3] Diese für beide Seiten vorteilhafte Beziehung gilt für alle Rhizobien, von denen die Gattung Rhizobium ein typisches Beispiel (Typusgattung) ist. Rhizobium ist auch in der Lage, Phosphor (d. h. Phosphat) zu solubilisieren.[4]

BeschreibungBearbeiten

Rhizobium geht mit bestimmten Pflanzen wie Leguminosen (Hülsenfrüchtlern) eine symbiotische Beziehung ein und bindet Stickstoff aus der Luft (Distickstoff N2) in Ammoniak (NH3), der als natürlicher Dünger für die Pflanzen dient. Von Mikrobiologen des Agricultural Research Service (ARS) der USA werden Studien durchgeführt, um Wege zu finden, diese biologische Stickstofffixierung von Rhizobium zu nutzen. Diese Forschung umfasst die genetische Kartierung verschiedener Rhizobienarten mit ihren jeweiligen symbiotischen Pflanzenarten, wie Luzerne oder Soja. Ziel dieser Forschung ist es, ohne den Einsatz von Düngemitteln die Produktivität der Pflanzen zu steigern.[5]

Je nach Pflanzen- und Rhizobium-Art kann sich die Symbiose zwischen mutualistisch (zum gegenseitigen Nutzen) und parasitär (zum Schaden des einen) bewegen. So gilt etwa ein Befall mit Rhizobium rhizogenes als Pflanzenkrankheit.

In der Molekularbiologie wurde Rhizobium (wie auch Bradyrhizobium) als Verunreinigung (Kontamination) von Reagenzien für DNA-Extraktionskits und Reinstwassersystemen identifiziert, was dazu führen kann, dass es fälschlicherweise in Mikrobiota- oder Metagenom-Datensätzen erscheint.[6] Das Vorhandensein von stickstofffixierenden Bakterien als Verunreinigung kann auf die Verwendung von Stickstoffgas bei der Reinstwasserproduktion zurückzuführen sein, um das mikrobielle Wachstum in Lagertanks zu hemmen.[7]

Rhizobien sind möglicherweise in der Lage, der Geruchsbildung in Waschmaschinen entgegenzuwirken. Befragungen, Messungen und weitere in-vitro-Untersuchungen der Hochschule Rhein-Waal deuten hierauf hin.[8]

Historie und EtymologieBearbeiten

Martinus Beijerinck war der erste, der 1888 einen Mikroorganismus aus den Knöllchen von Leguminosen isolierte und kultivierte. Er gab ihm den Namen Bacillus radicicola, der heute im Bergey's Manual of Determinative Bacteriology unter der Gattung Rhizobium geführt wird.

Rhizobium ist neulateinisch, abgeleitet aus einer Zusammensetzung von altgriechisch ρίζα rhiza, deutsch ‚Wurzel‘ und βίος bios, deutsch ‚Leben‘.[9]

SystematikBearbeiten

Die folgende Systematik der Gattung Rhizobium folgt der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) mit Stand 28. Mai 2021.[9]

Bestätigte ArtenBearbeiten

Die Gattung umfasst die folgenden Arten nach LPSN die unten angeführten Arten:[9]

Dattung Rhizobium Frank 1889 (Approved Lists 1980) emend. Young et al. 2001, nom. approb.[10]

Vorläufig zugewiesene ArtenBearbeiten

Die folgenden Arten wurden zwar beschrieben, aber nicht nach dem International Code of Nomenclature of Bacteria (ICNB) validiert:[9]

  • Rhizobium albumHang et al. 2019
  • Rhizobium albusLi et al. 2017
  • Rhizobium desertiLiu et al. 2020
  • Rhizobium flavescensSu et al. 2021
  • Rhizobium glycinendophyticumWang et al. 2020
  • Rhizobium halotoleransDiange & Lee 2013[15]
  • Rhizobium hedysariXu et al. 2017
  • Rhizobium helanshanenseQin et al. 2012
  • Rhizobium indicumRahi et al. 2020
  • Rhizobium kunmingenseShen et al. 2010
  • Candidatus Rhizobium massiliense“ Greub et al. 2004.[Anm. 7]
  • Rhizobium oryzihabitansZhao et al. 2020
  • Rhizobium panacihumiKang et al. 2019
  • Rhizobium phenanthrenilyticumWen et al. 2011
  • Rhizobium pongamiaeKesari et al. 2013[16]
  • Rhizobium qilianshanenseXu et al. 2013[17]
  • Rhizobium rhizolycopersiciThin et al. 2021
  • Rhizobium rhizosphaeraeZhao et al. 2017
  • Rhizobium terraeRuan et al. 2020

VerschiebungenBearbeiten

Folgende Arten wurden anderen Gattungen zugeordnet:[9]

  • Rhizobium larrymooreiAgrobacterium larrymoorei
  • Rhizobium nepotumAgrobacterium nepotum
  • Rhizobium pusenseAgrobacterium pusense
  • Rhizobium radiobacterAgrobacterium radiobacter
  • Rhizobium rubiAgrobacterium rubi
  • Rhizobium skierniewicenseAgrobacterium skierniewicense
  • Rhizobium borboriAllorhizobium borbori
  • Rhizobium oryzaeAllorhizobium oryzae
  • Rhizobium oryziradicisAllorhizobium oryziradicis
  • Rhizobium paknamenseAllorhizobium paknamense
  • Rhizobium pseudoryzaeAllorhizobium pseudoryzae
  • Rhizobium taibaishanenseAllorhizobium taibaishanense
  • Rhizobium undicolaAllorhizobium undicola
  • Rhizobium vitisAllorhizobium vitis
  • Rhizobium japonicumBradyrhizobium japonicum
  • Rhizobium lupiniBradyrhizobium lupini
  • Rhizobium frediiEnsifer fredii
  • Rhizobium melilotiEnsifer meliloti
  • Rhizobium ciceriMesorhizobium ciceri
  • Rhizobium huakuiiMesorhizobium huakuii
  • Rhizobium lotiMesorhizobium loti
  • Rhizobium mediterraneumMesorhizobium mediterraneum
  • Rhizobium tianshanenseMesorhizobium tianshanense
  • Rhizobium subbaraonisMycoplana subbaraonis
  • Rhizobium alkalisoliNeorhizobium alkalisoli
  • Rhizobium galegaeNeorhizobium galegae
  • Rhizobium huautlenseNeorhizobium huautlense
  • Rhizobium vignaeNeorhizobium vignae
  • Rhizobium giardiniiPararhizobium giardinii
  • Rhizobium helanshanensePararhizobium helanshanense
  • Rhizobium herbaePararhizobium herbae
  • Rhizobium sphaerophysaePararhizobium sphaerophysae

PhylogenieBearbeiten

Die gegenwärtig akzeptierte Taxonomie der Gattung Rhizobium basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN),[9] die Phylogenie basiert auf der Analyse des gesamten Genoms:[18]

 
Rhizobiaceae:
Rhizobium/Agrobacterium-Gruppe[10]
 
 Rhizobium 


Rhizobium tubonense


   

Rhizobium rhizogenes


   


Rhizobium jaguaris


   

Rhizobium lucaenae



   

Rhizobium lusitanum


   


Rhizobium miluonense


   

Rhizobium freirei



   

Rhizobium tropici


   

Rhizobium hainanense


   

Rhizobium multihospitium









   



Rhizobium altiplani


   

Rhizobium grahamii



   

Rhizobium favelukesii


   

Rhizobium tibeticum




   


Rhizobium loessense


   

Rhizobium mongolense



   


Rhizobium leguminosarum


   

Rhizobium laguerreae



   

Rhizobium aethiopicum


   

Rhizobium esperanzae


   

Rhizobium etli








  


Allorhizobium


   

Ciceribacter



   

Agrobacterium


   

Pseudorhizobium


   

Neorhizobium






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WeblinksBearbeiten

AnmerkungenBearbeiten

  1. BR816 ist ein Stamm der Art R. tropici.
  2. Rhizobium azibium wurde umbenannt in Rhizobium azibense.
  3. Rhizobium campana wurde umbenannt in Rhizobium capsici.
  4. Rhizobium trifolii wurde reklassifiziert als Rhizobium leguminosarum.
  5. Rhizobium pakistanensis ist eine Fehlschreibung von Rhizobium pakistanense.
  6. Rhizobium selenireducens ist eine Fehlschreibung von Rhizobium selenitireducens.
  7. Candidatus Rhizobium massiliae“ ist Fehlschreibung von „Candidatus Rhizobium massiliense“.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. B. Frank: Über die Pilzsymbiose der Leguminosen. In: Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. 7. Jahrgang, 1889, S. 332–346 (wiley.com).
  2. V. B. D. Skerman, Vicky McGowan, P. H. A. Sneath: Approved lists of bacterial names. In: Int J Syst Bacteriol. 30. Jahrgang, 1. Januar 1980, S. 225–420, doi:10.1099/00207713-30-1-225 (englisch).
  3. Hiroyucki Sawada, L. David Kuykendall, John M. Young: Changing concepts in the systematics of bacterial nitrogen-fixing legume symbionts. In: The Journal of General and Applied Microbiology. 49. Jahrgang, Nr. 3, Juni 2003, S. 155–179, doi:10.2323/jgam.49.155, PMID 12949698 (englisch).
  4. Mutluru Sridevi, Konada Veera Mallaiah: Phosphate solubilization by Rhizobium strains. In: Indian Journal of Microbiology. 49. Jahrgang, Nr. 1, März 2009, S. 98–102, doi:10.1007/s12088-009-0005-1, PMID 23100757, PMC 3450048 (freier Volltext) – (englisch).
  5. Marvelous Microbe Collections Accelerate Discoveries To Protect People, Plants—and More! In: Agricultural Research. United States Department of Agriculture, Januar 2010; (englisch).
  6. Susannah J. Salter, Michael J. Cox, Elena M. Turek, Szymon T. Calus, William O. Cookson, Miriam F. Moffatt, Paul Turner, Julian Parkhill, Nicholas J. Loman, Alan W. Walker: Reagent and laboratory contamination can critically impact sequence-based microbiome analyses, in: BMC Biology, Band 12, Nr. 87, 12. November 2014, doi:10.1186/s12915-014-0087-z. PrePrint doi:10.1101/007187.
  7. Leonid A. Kulakov, Morven B. McAlister, Kimberly L. Ogden, Michael J. Larkin, John F. O'Hanlon: Analysis of bacteria contaminating ultrapure water in industrial systems. In: Applied and Environmental Microbiology. 68. Jahrgang, Nr. 4, April 2002, S. 1548–1555, doi:10.1128/AEM.68.4.1548-1555.2002, PMID 11916667, PMC 123900 (freier Volltext) – (englisch).
  8. Marc-Kevin Zinn, Hans-Curt Flemming, Dirk Bockmühl: A Comprehensive View of Microbial Communities in the Laundering Cycle Suggests a Preventive Effect of Soil Bacteria on Malodour Formation. In: Microorganisms. Band 10, Nr. 7, Juli 2022, ISSN 2076-2607, S. 1465, doi:10.3390/microorganisms10071465 (mdpi.com [abgerufen am 20. März 2023]).
  9. a b c d e f J. P. Euzéby, A. C. Parte: Rhizobiaceae. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), abgerufen am 28. Mai 2021.
  10. a b NCBI: Rhizobium Frank 1889 (Approved Lists 1980) emend. Young et al. 2001, nom. approb. 1) (genus, syn. "Phytomyxa" Schroeter 1886, "Rhizobacterium" Kirchner 1896, includes: Allorhizobium de Lajudie et al. 1998), graphisch: Rhizobium, auf: Lifemap, NCBI Version.
  11. a b C. Silva, P. Vinuesa, L. E. Eguiarte, V. Souza, E. Martínez-Romero: Evolutionary genetics and biogeographic structure of Rhizobium gallicum sensu lato, a widely distributed bacterial symbiont of diverse legumes. In: Molecular Ecology. 14. Jahrgang, Nr. 13, November 2005, S. 4033–​4050, doi:10.1111/j.1365-294X.2005.02721.x, PMID 16262857 (englisch).
  12. M. Turdahon, G. Osman, M. Hamdun, K. Yusuf, Z. Abdurehim, G. Abaydulla, M. Abdukerim, C. Fang, E. Rahman: Rhizobium tarimense sp. nov., isolated from soil in the ancient Khiyik River. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 63. Jahrgang, Pt 7, Juli 2013, S. 2424–​2429, doi:10.1099/ijs.0.042176-0, PMID 23203621 (englisch, semanticscholar.org).
  13. F. Wang, E. T. Wang, L. J. Wu, X. H. Sui, Y. Li, W. X. Chen: Rhizobium vallis sp. nov., isolated from nodules of three leguminous species. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 61. Jahrgang, Pt 11, November 2011, S. 2582–2588, doi:10.1099/ijs.0.026484-0, PMID 21131504 (englisch).
  14. J. D. Flores-Félix, M. H. Ramírez-Bahena, S. Salazar, A. Peix, E. Velézquez: Reclassification of Arthrobacter viscosus as Rhizobium viscosum comb. nov. In: Int J Syst Evol Microbiol. 67. Jahrgang, 2017, S. 1789–1792, doi:10.1099/ijsem.0.001864, PMID 28598309 (englisch).
  15. Eboa Adolf Diange, Sang-Seob Lee: Rhizobium halotolerans sp. nov., Isolated from chloroethylenes contaminated soil. In: Current Microbiology. 66. Jahrgang, Nr. 6, 3. Februar 2013, S. 599–605, doi:10.1007/s00284-013-0313-x, PMID 23377488 (englisch).
  16. Vigya Kesari, Aadi Moolam Ramesh, Latha Rangan: Rhizobium pongamiae sp. nov. from root nodules of Pongamia pinnata. In: BioMed Research International. 2013. Jahrgang, 3. Februar 2013, S. 165198, doi:10.1155/2013/165198, PMID 24078904, PMC 3783817 (freier Volltext) – (englisch).
  17. Lin Xu, Yong Zhang, Zheng Shan Deng, Liang Zhao, Xiu Li Wei, Ge Hong Wei: Rhizobium qilianshanense sp. nov., a novel species isolated from root nodule of Oxytropis ochrocephala Bunge in China. In: Antonie van Leeuwenhoek. 103. Jahrgang, Nr. 3, März 2013, S. 559–565, doi:10.1007/s10482-012-9840-x, PMID 23142858 (englisch).
  18. Anton Hördt, Marina García López, Jan P. Meier-Kolthoff, Marcel Schleuning, Lisa-Maria Weinhold, Brian J. Tindall, Sabine Gronow, Nikos C. Kyrpides, Tanja Woyke, Markus Göker: Analysis of 1,000+ Type-Strain Genomes Substantially Improves Taxonomic Classification of Alphaproteobacteria. In: Frontiers in Microbiology. 11. Jahrgang, 7. April 2020, S. 468, doi:10.3389/fmicb.2020.00468, PMID 32373076, PMC 7179689 (freier Volltext) – (englisch).